CC BY
9ВКВО-2019- МЕДИЦИНСКАЯ ФОТОНИКА И АГРОФОТОНИКА
DOI 10.24412/2308-6920-2021-6-230-231
НЕЙРОХИРУРГИЧЕСКИЙ АСПИРАТОР С ОПТОВОЛОКОННЫМ ЗОНДОМ ДЛЯ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКОЙ И ВИДЕОФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ НАВИГАЦИИ В ПРОЦЕССЕ УДАЛЕНИЯ ВНУТРИЧЕРЕПНЫХ ОПУХОЛЕЙ
Савельева Т.А.*1,2, Лощенов М.В.1, Бородкин А.В.1, Линьков К.Г.1, Косырькова А.В.3, Горяйнов С.А. , Потапов А.А. , Лощенов В.Б. '
'Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академии наук, г. Москва 2Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ (НИЯУ МИФИ), г. Москва 3Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. академика Н.Н. Бурденко, г. Москва
*E-mail: savelevat@gmail.com
Представлен новый метод интраоперационной навигации при удалении внутричерепных опухолей, основанный на одновременном проведении спектроскопического и видеофлуоресцентного анализа состояния тканей в зоне деструкции с использованием нейрохирургического аспиратора специальной конструкции с оптоволоконным зондом. В стенке рабочей части (канюли) аспиратора имеются трубчатые каналы, в которые интегрированы осветительные и приемные световоды. На торец канюли выведены каналы для оптических волокон, позволяющие проводить спектроскопический анализ в контакте с поверхностью биологической ткани, оптоволоконные устройства для видеофлуоресцентного анализа расположены на заданном рабочем расстоянии от поверхности ткани, чтобы обеспечивать удобное для хирурга поле зрения в окрестности аспирируемой области.
Рис. 1. Рабочая часть нейрохирургического аспиратора с оптоволоконным зондом для спектроскопической и видеофлуоресцентной навигации в процессе удаления внутричерепных опухолей: а - общий вид; Ь -
дистальный конец
Для исследования разработанного устройства были проведены измерения на оптических фантомах биологических тканей (содержащих фотосенсибилизатор протопорфирин IX и рассеивающую среду на основе жировой эмульсии в физиологически релевантном ряду концентраций) с построением калибровочных кривых. В ходе исследования оптические фантомы размещались последовательно перед дистальным концом канюли, видеосигнал записывался в режиме наложения флуоресцентного изображения на полноцветное, изображения и результаты расчета
b
a
ВКВО-2021- МЕДИЦИНСКАЯ ФОТОНИКА И АГРОФОТОНИКА
концентрации протопорфирина IX по яркости в контрольной точке сопоставлялись друг с другом. Полученная калибровочная кривая позволила сделать вывод, что выходной сигнал (интенсивность флуоресценции в контрольной точке изображения относительно интенсивности диффузно-отраженного сигнала в той же точке в красном канале цветной камеры) линейно зависит от концентрации фотосенсибилизатора. Это позволило ввести в программу вариант нормализации для одного стандартного образца с концентрацией 1 мг/л протопорфирина IX.
Одновременное использование волоконно-оптических систем для регистрации видеофлуоресцентных изображений в окрестности аспирируемого участка тканей и спектральных зависимостей непосредственно в зоне аспирации позволяет в реальном времени оценить степень патологических изменений и необходимость деструкции тканей. Тестирование системы проводилось ex vivo на образцах внутричерепных опухолей человека, удаленных во время нейрохирургических операций, непосредственно после момента удаления. Во время удаления опухоли из разных участков (центр опухоли, перифокальная область) уровень флуоресценции in vivo от участка опухоли определялся с помощью интраоперационного микроскопа Zeiss Opmi Pentero в режиме Blue 400. Из выделенного участка опухоли брали биопсийный материал (предположительно однородный по своим свойствам) с последующим измерением спектров и комбинированных изображений с помощью разработанного устройства. Показана высокая корреляция между уровнем сигнала флуоресценции, регистрируемого спектроскопически, и яркостью изображения флуоресценции в эндоскопическом канале устройства. Уровень флуоресцентного сигнала показал высокую корреляцию со степенью злокачественности тканей по результатам патоморфологического исследования.
Исследование выполнено в рамках государственного задания на фундаментальные исследования ИОФ РАН (тема «Физические методы в медицине и биологии» № 0024-2019-0003).
